Parafilm M?基柔性超级电容器及压阻传感器的印刷制备与应用

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lw3202004012
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着材料科学与电子技术的发展,以柔性传感器、柔性储能装置、柔性发电设备等为代表的可穿戴器件在通信娱乐、健康监测和能源存储等方面得到了广泛应用。织物因其出色的可穿戴性、亲肤性以及与服装行业的兼容性,成为柔性电子器件基底的理想备选材料之一。如何在织物基底上实现柔性电子器件的快速、大面积以及低成本制备,已成为该领域的一大挑战。丝网印刷技术操作简便、成本低廉,广泛用于织物基柔性电子器件的构建,但丝网印刷功能材料层往往表面平整、结构致密,无法满足部分柔性器件对于表面微结构的需要。此外,织物基柔性电子器件在洗涤过程中通常伴随水渗透、去污剂侵蚀和机械扭曲/摩擦,其机洗耐受性也是目前亟待解决的问题。基于以上的背景,本论文围绕表面微结构的构建与织物基电子器件抗机洗两个问题,利用丝网印刷技术,在parafilm M?基底上制备了柔性超级电容器以及压阻传感器,并将其用作粘贴型织物基柔性电子器件。研究工作主要包括以下三方面:1.功能材料层表面微结构的丝网印刷构建本论文选择富勒烯纳米粉末、多壁碳纳米管和氧化石墨烯纳米片作为0D、1D和2D纳米材料的代表,分别用于制备印刷油墨,并研究如何通过油墨成分和比例的调整,实现电极表面微结构的丝网印刷构建。通过对所制备电极表面形貌的观察,发现丝网印刷层表面结构与油墨中纳米材料的维度高度相关。0D材料富勒烯油墨制得的表面较为平整致密,1D材料多壁碳纳米管油墨制得的表面呈有序微纳米结构,而使用2D材料氧化石墨烯油墨可获得褶皱状鱼鳞结构的表面。进一步研究表明,通过调整网板的尺寸,可有效控制电极表面微结构的疏密程度和微柱的尺寸。调整油墨中黏合剂的用量,获得质量比(多壁碳纳米管:黏合剂)为5:1、15:1、25:1的多壁碳纳米管油墨,通过丝网印刷可得到微柱矩阵状的表面结构,柱高可达41.4±4.6μm。基于以上研究结果,本论文提出了通过制备油墨实现丝网印刷表面微结构构建的可能机制。该研究可望为印刷电极表面微结构的可控制备提供一种新方法。2.Parafilm M?基可反复粘贴防水全固态柔性超级电容器本论文利用丝网印刷技术构建parafilm M?基可反复粘贴且防水的全固态柔性超级电容器。由于平整、致密的材料层有助于三明治结构的构建和超级电容器性能的提高,因此在上一章工作的基础上,此工作选取了颗粒状活性碳作为活性材料用于油墨的制备。首先,通过丝网印刷技术在parafilm M?基底上层层印刷银浆、碳浆和活性材料;随后,利用parafilm M?的热塑性直接对器件进行封装,最后,对器件的储能性能、柔性、防水性和实用性进行了测试。结果显示,该超级电容器具有出色的电容性能(电流密度为1 A g-1时为64 F g-1),高循环稳定性(2000次循环后电容保持率为88.6%)和较好的柔韧性(弯曲/扭曲100次后电容保持率>98%)。由于parafilm M?的超疏水性质,所制备的超级电容器经过4次水冲洗和24 h浸泡后,其电容分别保持在初始水平的98.9%和97.9%。更重要的是,粘贴在T恤上的三个器件串联可为LED灯供电,且该设备可以在纺织品表面反复粘贴和剥离。该研究不仅发展了一种可反复粘贴、防水全固态柔性超级电容器,而且为克服织物电子器件的机洗问题提供了一种新策略。3.Parafilm M?基可反复粘贴柔性压阻传感器压阻传感器因其柔性和高灵敏度受到广泛的关注。受到自然界的启发,构建具有微结构的电极表面是提高压阻传感器性能的有效方法之一。在前两个工作的基础上,本论文利用丝网印刷构建具有微纳表面结构的parafilm M?基电极,并用于可反复粘贴柔性压阻传感器的制备。在该器件中,parafilm M?既是基底,同时也是封装材料和隔膜。丝网印刷具有不同黏度的多壁碳纳米管油墨制备不同微结构的parafilm M?基电极,并组合为压阻传感器。器件性能测试结果表明,微纳结构可显著提高器件的灵敏度,在0-12 kPa压力范围下,灵敏度可高达24.90 kPa-1,检测限可低至42 Pa。以parafilm M?为基底的传感器具有较好的稳定性,可反复粘贴到织物上且对器件损害较小,实现了对人体行为的监测。该研究不仅发展了一种高度灵敏、可反复粘贴的柔性压阻传感器,而且有望进一步拓展丝网印刷技术在柔性电子领域的应用。本论文实现了丝网印刷功能材料层表面微结构的可控制备,并在此基础上构建了parafilm M?基可反复粘贴柔性超级电容器及具有高灵敏度的压阻传感器。本论文可望为大面积、低成本、可控制备表面微结构提供新的方法,并为有效解决织物基柔性电子器件的机洗耐受性问题提供新策略。
其他文献
本文通过研究复合酸化剂对球虫疫苗攻毒肉鸡生产性能和免疫功能的影响,筛选出饲粮中复合酸化剂的适宜添加水平;利用此适宜添加水平,研究其单独使用及与柴胡提取物联用对堆状
无论是出于生产角度的文化竞争,还是精神角度的人文承载,当今城市都重新掀起了对纪念性空间的需求热潮。但在实际建设过程中,被催生出来的却是充满了生硬符号堆砌的设计乱象
目的:探讨2型糖尿病肾病(Type 2 diabetic nephropathy,T2DN)患者肾间质血管病变及其对预后的影响。方法:回顾性队列研究。分析2008年1月至2019年3月期间在宁夏医科大学总医院肾脏内科诊断为T2DN并行肾穿刺活检的89例患者,收集患者的一般资料、实验室指标及病理资料,追踪随访≥6个月。按照2010年Tervaert等提出的DN肾脏病理分型标准,进行分期、评分及分组,
医联体是医疗联合体的简称。简而言之,就是将同一个区域内的医疗资源整合在一起。医疗联合体最初源于美国本土出现的凯撒医疗集团,凯撒医疗集团属于一个垂直化管理的医疗体系
钡渣是重晶石生产碳酸钡过程中,在高温条件下加碳还原,经过稀卤浸取得到的固体残余物。我国生产的碳酸钡占世界总产量的75%,每生产一吨碳酸钡就会产生0.8~1吨钡渣,据报道,目前
目的:结直肠癌的预后与诊断阶段有关,早期诊断可以提高患者的生存率,从而降低肿瘤转移的发生。如早期发现其5年生存率可达90%,且远处转移发生率低于10%,所以结直肠癌的预后标志物对于早期诊断具有重要意义。研究表明应用不同生物标志物对结直肠癌发生发展提供了早期诊断和预后方向,具有良好的改善该疾病预后的潜力。我们利用生物信息学分析方法对结直肠癌基因芯片数据进行分析筛选,以期找到更有效的结直肠癌的预后标志
目的:探讨桥接组合内固定系统(BCFS)对比锁骨锁定钢板内固定治疗移位型成人锁骨中段骨折的疗效及特点。方法:回顾性分析安徽医科大学第三附属医院2016年8月~2018年12月应用2
随着船舶运输业的发展,船舶烟气的硫排放带来了不容忽视的大气污染危害,同时也对人类的生存健康造成了严重的影响,对此,国际海事组织(IMO)对船舶烟气排放制定了严格的法规标准,
社会和经济的迅速发展的同时现代旅游业也得到了快速发展。而在旅游业中,生态性强注重参与的生态农业旅游成为人们关注的亮点。生态农业旅游被公认为是全球性的“阳光产业”,
背景乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤,也是中国女性发病率第一的恶性肿瘤,癌症会给患者尤其是青年女性患者带来生理、心理、社会和认知的改变,严重影响着个体的生活质量。随着医学水平的不断进步,通过规范的综合治疗,乳腺癌的死亡率近些年呈下降趋势,这也给乳腺癌康复期的治疗方法带来新的契机。正念减压疗法产生于20世纪70年代,做为一种经济、安全、有效的慢性病辅助疗法,正在被越来越多的学者应用于癌症患者术后的辅